electro osmosis

8/12/2019 Electro Osmosis

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Electroósmosis:

Si se impide que se muevan las partículas coloidales al aplicar un campo

eléctrico, el disolvente se moverá en una dirección opuesta a la dirección en que se

moverían normalmente las partículas coloidales. Este flujo del disolvente se conoce

como electroósmosis.

Si se fuerza un líquido a través de un capilar, en los vasos capilares sanguíneos oen las arterias, por ejemplo, se desarrolla un potencial entre los extremos del capilar que

se conoce como potencial de corriente. Como en los sistemas vivos a! una constante

de flujo ! reflujo de líquidos, los potenciales de corriente tienen un papel mu!

importante en mucos fenómenos "iológicos. El mismo fenómeno se o"serva cuando se

fuerza a un líquido a través de material poroso. En cierto sentido este es el fenómeno

inverso de la electroósmosis.

Propiedades de adsorción de los coloides

#a adsorción es un fenómeno de superficie, que tiene lugar entre las distintas partículas

que forman una solución. $e aí que las micelas coloidales, de gran superficie, gocen

de la propiedad de adsor"er los iones del medio que las rodean. Este fenómeno explica, por ejemplo, lo !a dico so"re la carga de las micelas, o "ien la esta"ilidad de los

coloides, que se aumenta agregando a la solución coloidal una peque%a cantidad de

electrólito, suficiente para formar alrededor de la micela una envoltura o capa eléctrica

de mismo signo.

Liofobia y liofilia

#a afinidad de las micelas por el medio dispersante puede ser mu! acentuada & liofilia' o

"ien peque%a o nula &liofobia'. Cuando el medio de dispersión, es el agua, esta

propiedad se denomina idrofilia e idrofo"ia.

#a idratación de los coloides se de"e a, la atracción recíproca que tiene lugar entre las

partículas coloidales, cargadas eléctricamente, ! las moléculas de agua. En efecto,

consideradas éstas como un dipolo con sus cargas positiva ! negativa u"icadas una en

cada extremidad, al enfrentarse con una micela, tam"ién cargada de electricidad, se

atraen, mutuamente por sus cargas de signo contrario, asta llegar a unirse.

Este fenómeno de la fijación de agua por las micelas coloidales reci"e el nom"ro de

im"i"ición o gelificación ! se demuestra introduciendo un trozo de gelatina o agar agar

en un recipiente con agua( casi inmediatamente comienza a incarse, aumentando

sensi"lemente su volumen ! adquiriendo un aspecto "lando ! elástico. #a pérdida del

disolvente por parte del coloides es el proceso inverso a la im"i"ición se denomina

sinéresis. Se de"e a que la ma!or cantidad de la fase dispersa, en unión de una peque%a

porción del disolvente se deposita en forma de una masa gelatinosa de nota"le

viscosidad( rl coloide se separa así de del disolvente, transformándose en una jalea ogel.

Propiedades particulares de los coloides hidrófobos

Si "ien las separación de los coloides so"re la "ase de la afinidad de sus micelas por el

disolvente no es a"soluta, por cuanto mucos soles, como los óxidos idratados, se

situan en un grupo intermedio entre los idrófo"os ! los idrófilos, es preferi"le

estudiarlos desde este punto de vista ! no, como se acía antiguamente, en que se

acostum"ra"a diferenciarlos en suspensoides ! emulsoides, para lo cual se toma"a como

"ase al estado en que se presenta el soluto. Si era sólido se esta"a en presencia de un

suspensoide !, si era líquido, de un emulsoide, siempre contando con que el disolvente

era líquido.

El comportamiento de los coloides idrófo"os e idrófilos es, en general, mu! diferente! para poder u"icarlos en su justo término, es preciso tener en cuenta la viscosidad,



tensión superficial, efecto )!ndall, presión oncótica, esta"ilidad ! precipitación de cada

uno de ellos.

#a viscosidad ! la tensión superficial de los coloides idrófo"os es similar a la del

medio dispersante( asimismo, ! de"ido a la gran división ! peque%o diámetro de sus

micelas, presentan intensamente el efecto )!ndall. *or el contrario, lo viscosidad de los

idrófilos, a causa de su avidez por el agua, es sensi"lemente superior a la de la fasedispersante, mientras que su tensión superficial es inferior a la misma, ! con el agregado

de que estos coloides son "atótonos, esto es, que descienden la tensión superficial del

solvente ! de otras soluciones, #os coloides idrófilos no presentan el efecto )!ndall o

lo acen mu! dé"ilmente, lo que se explica por su idrofilia que impide una distinción

óptica entre las fases dispersa ! dispersante, por lo que son de difícil o"servación

mediante el ultramicroscopio.

Presión oncótica

#a presión osmótica de las soluciones verdaderas depende de la concentración particular

del soluto. *or ello, los coloides idrófo"os, de concentración particular mu! dé"il,

desarrollan mu! escasa presión osmótica. En cam"io, en los coloides idrófilos

concentrados, la presión osmótica adquiere valores ma!ores que los que se podríaesperar si ella dependiera +nicamente de la concentración del soluto, lo que se de"e a

que la idrofilia de las micelas incrementa su avidez por el disolvente, originando una

presión de retención mu! superior a la osmótica ! a la que se a denominado oncótica.

En estos casos, las micelas de los coloides idrófilos retienen el disolvente en función

de dos procesos osmosis ! óncosis que, si "ien conflu!en en un mismo fin difieren en

su esencia. -sí, mientras la primera representa la tendencia a diluirse que tiene la

solución, en la óncosis el disolvente es fuertemente retenido por las micelas gracias a su

irirofilia.

En las soluciones mu! diluidas, la presión osmótica de los coloides se confunde con la

oncótica porque, en estos casos, el n+mero de las micelas, o sea su concentración

particular, es mu! peque%o ! la idrofilia está en relación a él.

Esta"ilidad de los coloides idrófo"os o idrófilos

Es mu! grande ! difiere seg+n se trate de los coloides idrófo"os o idrófilos. #a

esta"ilidad de los primeros depende de la carga eléctrica de sus micelas, que siendo de

un misino signo para cada clase de coloides se mantienen en solución mediante un

proceso de repulsión continua( la esta"ilidad de los idrófilos depende del grado de

idratación de sus micelas.

Precipitación de los coloides hidrófobos

#os coloides idrófo"os son irreversi"les, pues, una vez que sus micelas an sido

precipitadas, no pueden ser dispersadas nuevamente. *or el contrario, los idrófilos sen

reversi"les, por lo cual, sus micelas, una vez que an sido precipitadas, pueden volver amezclarse con el medio de dispersión, para regenerar el sistema coloidal en solución.

*ara precipitar una partícula coloidal idrófo"a lo primero que a! que acer es

neutralizar su carga eléctrica, en cu!o caso "asta con agregar a la solución un electrólito

de signo contrario a la carga de la micela. Este fenómeno está contemplado por la regla

de ard!/Sculze que dice 0#a precipitación de los coloides idrófo"os se efect+a, por

iones de signo opuesto al de la partícula coloidal, ! es tanto más intensa cuanto ma!or

es la valencia di dico ión0. -simismo, cuanto ma!or sea la velocidad con que se agrega

el electrólito al coloide, ma!or será el efecto precipitante.

#os coloides idrófo"os tam"ién pueden precipitarse mutuamente, siempre ! cuando

sus partículas sean de signo contrario ! se mezclen en proporciones convenientes,

porque si uno excede al otro, la mezcla resultante se esta"iliza mediante la formación deuna solución coloidal cu!o signo es el del coloide en exceso. *or ejemplo, en el cuadro



se resumen las proporciones en que se an mezclado dos soles idrófo"os &el idróxido

de ierro coloidal, positivo, ! el sulfuro de arsénico( negativo'( como se ve, al

predominar uno u otro se va precipitando un exceso, ! el resto se carga de la misma

electricidad que el coloide predominante.

-cción recíproca entre el -s1S2 &negativo' ! el 3e142 en solución &positivo'

Contenido en 10 ml de la mezcla Aspecto de laSolución

Carga de lasmicelasmg de e!"# mg de As!S

5,67 15,2 )ur"io 8egativa

6,59 76,6 *recipitado 8egativa

:,71 7;,< *recipitado Sin carga

7<,1 75,; *recipitado *ositiva

1;,2 ;,7; )ur"io *ositiva

1=,; 1,5= >nvaria"le *ositiva

Acción protectora

*ara aumentar la esta"ilidad de los coloides idrófo"os, frente a los electrólitos de cargacontraria, es com+n agregarles una peque%a cantidad de un coloide idrófilo, cu!a

acción protectora se explica por uno de estos dos caminos o las partículas del primero

son envueltas por las del segundo, aislándolas de las cargas del electrólito de signo

contrario !, por consiguiente, evitando su neutralización, o "ien el idrófo"o se adsor"e

so"re el idrófilo, reduciendo su li"ertad de acción.

#a acción protectora de un coloide so"re otro a sido denominada por ?sigmond!

n+mero de oro, entendiéndose por tal la cantidad mínima de coloide protector,

expresada en miligramo, que es necesario agregar a 75 ml de una solución de oro

coloidal rojo para impedir que su color vire acia el azul violáceo cuando se le agrega 7

ml de Cl8a al 75@.

Precipitación de los coloides hidrófilos$

#a esta"ilidad de los coloides idrófilos depende de su grado de idratación. *or ello,

para acerlos precipitar se impone, como paso previo, la desaparición de la envoltura

acuosa que se interpone entre la micela ! la sustancia precipitante, lo que se consigue

agregando a la solución una cierta cantidad de electrólito que, en lugar de actuar

conforme a la regla de ard!/Sculze, lo ace de acuerdo con su naturaleza en un orden

determinado, conformando lo que se a dado en llamar la serie de ofmeister que, para

los casos en que se quieren precipitar micelas de soluciones neutras o ligeramente

alcalinas, adoptan la siguiente disposición

Aniones:

SC8 A > A 84 A Cl A -cetato A 3osfato A S4; A )artrato A CitratoCationes:

Cs A B" A A 8a A #i

$e acuerdo con esta ordenación, los iones más activos son el citrato ! el litio !, los

menos activos, el sulfocianuro ! el cesio. Cuando la reacción del medio se invierte, la

serie de ofmeister ace lo mismo.

Electroforesis

Comportamiento eléctrico de los coloides

#as micelas están cargadas de electricidad, lo que se puede demostrar introduciendo dos

electrodos conectados a una fuente de corriente continua en una dispersión coloidal, en

cu!o caso las partículas se mueven seg+n el signo de su carga, sea acia el ánodo&anaforesis' o acia el cátodo &cataforesis', originando un fenómeno conocido con el



nom"re de electroforesis. #a velocidad de desplazamiento de las micelas, por unidad de

intensidad del campo, es varia"le ! depende de su carga ! de la resistencia que le opone

el disolvente.

#a electroforesis se usa para separar los componentes de una solución coloidal, por

ejemplo, las proteínas de la sangre, para ello se arma un dispositivo donde, en la parteinferior del tu"o, se u"ica la solución coloidal constituida por una mezcla de sustancias

coloidales que so cu"re con una solución 0"uffer0. -l cerrarse el circuito, las partículas

coloidales se van desplazando en las ramas del tu"o, dejando entre ellas ! el 0"uffer0 !

entre los distintos coloides que la constitu!en, una superficie de separación

perfectamente nítida. Si la mezcla contiene, por ejemplo, dos o más proteínas diferentes

! como cada una de ellas tienen su propia velocidad de desplazamiento, se forman

distintos frentes de avance, uno por cada prótido. En la figura se a esquematizado la

técnica seguida para separar electroforéticamente dos proteínas( en - se o"serva el tu"o

con las dos proteínas mezcladas ! el frente 7 que las separa de la solución 0"uffer0. En

D !a iniciado el experimento, so an formado dos niveles de avance, el 1, que pertenece

a los dos coloides, ! el 2 a uno solo de ellos( ! en C se a representado el valor del

índice de refracción de la solución a lo largo del eje de la cu"eta( 5 corresponde al de la

solución 0"uffer0, 7 al de la zona en que sólo existe un solo coloide, ! 1 al que contiene

los dos. *or +ltimo, en $ se resume la variación del índice de refracción a lo largo de la

cu"eta. - cada frente de separación le corresponde un determinado índice de refracción,

representado por una punta o diente en la curva.

El origen de la carga eléctrica de la micela puede encontrarse en una de estas

posi"ilidades

las micelas, de"ido a su enorme superficie, adsor"en algunos iones existentes en la

solución, lo que, al unirse a la partícula coloidal le comunican su carga en cu!o caso los

iones de signo opuesto, que quedan en exceso rodean a las micelas formando de estemodo una do"le capa electrónica.



algunas micelas, al entrar en solución se disocian separando un ión de carga positiva o

negativa, mientras el resto queda cargado de electricidad ! convertido en un electrolito

coloidal.

Doble capa eléctrica de las mice

Coloide

En un determinado medio sustancias insolu"les, como por ejemplo el -l&4'2 ! el Si41 &dióxido de silicio' en agua, pueden estar dispersas de modo que el sistema total sea

aparentemente una solución. Este estado, el coloide, se consigue en condiciones

especiales. -ora "ien, si una sustancia dada es insolu"le en un solvente determinado,

por ejemplo en el caso del -l&4'2 o el Si41 en agua, el sistema formado por el

solvente ! esta sustancia es eterogéneo.

#a razón de su aparente omogeneidad deriva del eco de que el tama%o de las

partículas coloidales es mu! peque%o.

Estado coloidal

Concepto general de coloides y cristaloides$

En el a%o 7967 )omas Fraam, estudiando la difusión de las sustancias disueltas,

distinguió dos clases de solutos a los que denomino cristaloides ! coloides.

En el grupo de cristaloides u"icó a los que se difunden rápidamente en el agua, dializan

fácilmente a través de las mem"ranas permea"les !, al ser evaporadas las soluciones de

que forman parte, quedan como residuo cristalino.

En el grupo de los coloides situó a los que se difunden lentamente, dializan con muca

dificultad o "ien no lo acen !, al ser evaporadas las soluciones de que forman parte,

quedan como residuo gomoso.

El nom"re coloide proviene del griego kolas que significa que puede pegarse. Esto

nom"re ace referencia a la propiedad que tienen los coloides a tender a formar

coágulos de forma espontánea.

Esta forma de diferenciar los coloides de los cristaloides se mantuvo en uso durantemucos a%os, pero en la actualidad carece del valor de lo a"soluto !a que algunas



sustancias, aparentemente coloidales, se comportan como cristaloides ! algunos

cristaloides lo acen como coloides, dependiendo de las condiciones determinantes del

sistema. *or ejemplo la al"+mina del uevo, la cual es un coloide, se a logrado o"tener

en forma cristalizada ! el cloruro de sodio, un cristaloide, se comporta como coloide

cuando se lo disuelve en "enceno. En realidad lo que determina la u"icación de estas

sustancias en un grupo aparte de los dispersoides es el grado de división en que seencuentra el soluto !, como la materia en la naturaleza se presenta en forma de

partículas, cu!o tama%o varia desde el de las que son visi"les macroscópicamente asta

el de las que son invisi"les a+n con el microscopio electrónico, para definir en su justo

término las soluciones coloidales es necesario contemplar la totalidad de las

propiedades que les caracterizan. Esto es, el tama%o de sus micelas, su esta"ilidad,

efecto )!ndall, movimiento "roGniano, comportamiento eléctrico, adsorción ! avidez

por el medio dispersante.

Aspectos generales de las dispersiones coloidales

#as partículas que constitu!en los solutos de las soluciones coloidales se denominan

micelas. Su tama%o es superior al de las que forman las soluciones verdaderas e inferior

al de las dispersiones droseras, ! oscila entre 5,7 ! 5,557m. Estos límites no de"en serconsiderados como a"solutos, puesto que se los a tomado so"re la "ase del poder

resolutivo del mejor microscopio posi"le, usando luz azul para el caso de las partículas

más grandes ! del ultramicroscopio, para el de las más peque%as. *or ello, no es de

extra%ar que las propiedades de la materia al estado coloidal sean comunes, en unos

casos, con las de las dispersiones groseras !, en otros, con las de las soluciones

verdaderas.

Purificación de las soluciones coloidales

*ara separar las micelas de las partículas que forman las dispersiones groseras, "asta

con usar un filtro com+n, cuidando de que el diámetro de sus poros permita el pasaje de

las micelas ! retenga las partículas. En cuanto al proceso de separación de las micelas

de las partículas cristaloides que puedan allarse en una misma solución, exige valerse

de unos filtros especiales, llamados ultrafiltros, o "ien de las diálisis. En el primer caso

se ace pasar la solución a través de una oja de papel pergamino o de una mem"rana

de colodio, cu!os poros, de mu! escaso diámetro, retienen las micelas de tama%o ma!or

que ellos ! dejan pasar las partículas cristaloides ! las del solvente. Con respecto al

segundo método &diálisis', se "asa en la propiedad que tienen los cristaloides de

atravesar fácilmente las mem"ranas permea"les.

Estabilidad de las dispersiones coloidales$

El gran tama%o de las micelas aría suponer que la esta"ilidad de las soluciones

coloidales es precaria !, por acción de la gravedad, terminarían por precipitar, con la

consiguiente separación de sus dos fases. Sin em"argo no es así !, por el contrario, lassoluciones coloidales tienen, por lo general, una gran esta"ilidad, tal como será

explicado más adelante, ! con ma!ores detalles, al tratar del estudio de loa coloides

liófo"os ! liófilos en particular.

ormas en %ue se presenta el estado coloidal

#as soluciones coloidales son sistemas eterogéneos polifásicos, pues contienen al

menos dos fases distintas la dispersa, finamente dividida, ! la dispersante. En general,

cuando las dispersiones coloidales se encuentran en estado líquido se dice que forman

un sol. Si tienen forma consistente pose!endo alguna de las propiedades elásticas o

plásticas de los cuerpos sólidos, aunque el medio dispérsame sea líquido se dice que

constitu!en un gel.

El fenómeno de la gelificación puede ser reversi"le o irreversi"le. En el primer caso lasmicelas, una vez separadas del disolvente, pueden ser llevadas nuevamente a su



condición de sol, sea por un simple contacto con el medio dispersante o "ien con otra

sustancia, distinta de éste, en cu!o caso se dice que el coloide es reversi"le por

peptización. *or el contrario, si el gel no puede ser disuelto nuevamente es que a

gelificado en forma irreversi"le, proceso denominado coagulación ! caracterizado por

que en él, las micelas se re+nen formando flóculos grandes tal como sucede con la

sangre quo contiene coloides circulando en solución &es un sol' pero, en determinadascondiciones ! mediante un mecanismo algo complicado, se transforma en un gel

irreversi"le, es decir coagula.

Clasificación de las dispersiones coloidales$

#as soluciones coloidales se clasifican de acuerdo con el estado de agregación en que se

presentan el soluto ! el solvente !, corno los estados de la materia son tres, de sus

posi"les com"inaciones se podrían o"tener : tipos de soluciones coloidales. Si no fuera

porque la novena posi"ilidad &de gas en gas' es imposi"le de realizar por cuanto los

gases no pueden existir uno junto a otro sin mezclarse. *or ello los tipos de dispersiones

coloidales son oco ! se resumen en el cuadro.

Fase dispersa Fase dispersante Ejemplo

Sólido Sólido Aleaciones, piedras preciosas coloreadas

Sólido Líquido Suspensiones de almidón, pinturas, tinta

Sólido Gas Humo

Líquido Sólido Jaleas, queso

Líquido Líquido Emulsiones, mayonesa

Líquido Gas Nubes, niebla

Gas Sólido Laa, piedra póme!

Gas Líquido Espumas, nata batida

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